Welche Dosiermethode ist besser für die Chargierung von Inhaltsstoffen geeignet – Gain-in-weight- (GIW) oder Differential-Dosierung?
In Chargierungsanlagen können sowohl GIW- als auch Differential-Dosierer eingesetzt werden, wobei mit Differential-Dosierern eine höhere Genauigkeit bei der Dosierung von Inhaltsstoffen erzielt werden kann.
Der Differential-Dosierer hängt an hochgenauen Wägezellen oder steht auf den Wägezellen und führt das Pulver einem Behälter zu. Die Zuführungsrate hängt vom gemessenen Dosierer-Gewichtsverlust ab. Der Gewichtssensor des Differential-Dosierers ermöglicht hochgenaue und schnelle Messungen des Gewichtverlustes des Pulvers im Dosierertrichter. In Abbildung A ist die Anwendung eines Differential-Dosierers mit zwei Dosierern dargestellt. Die Dosierer führen einem Behälter gleichzeitig die Inhaltsstoffe zu.
Das GIW-Dosiersystem umfasst einen oder mehrere volumetrische Dosierer, die sich über einem Trichter befinden. Der Trichter hängt an Wägezellen oder steht auf einer Bodenwaage. Die volumetrischen Dosierer können aus Trichtern mit Drehschiebern, Schneckendosierern oder anderen mechanischen Fördervorrichtungen bestehen. Ein volumetrischer Dosierer gibt sequenziell Pulver mit einer Rate ab, die von der gemessenen Zunahme des Gewichts des gesamten Trichters und dessen Inhalt abhängt. In Abbildung B wird eine GIW-Chargierungsanwendung dargestellt. Bei dieser Anwendung geben zwei volumetrische Dosierer Inhaltsstoffe sequenziell in einen unterhalb angebrachten Trichter.
Welcher Dosierertyp für Ihre Chargierungsanwendung am besten geeignet ist, hängt von folgenden Faktoren ab: der Chargengesamtgröße, der Anzahl der Inhaltsstoffe in der Charge, der angestrebten Chargierungszeit, den Strömungseigenschaften der Inhaltsstoffe und den Anforderungen an die Genauigkeit.
Je kostenintensiver die Inhaltsstoffe in einer Charge sind, desto wichtiger ist die Dosiergenauigkeit und desto vorteilhafter ist ein Differential-Dosierer. Zu den kostenintensiven Inhaltsstoffen gehören beispielsweise Probiotika, Vitamine und bestimmte Aromastoffe.
Im Folgenden werden die Gründe dafür erläutert: Die meisten Wägezellen und Bodenwaagen weisen zu lange Reaktionszeiten auf oder sind zu ungenau, um das zusätzliche Gewicht von kleinen Pulvermengen relativ zum weitaus höheren Gesamtgewicht des aufnehmenden Behälters (z. B. Trichter, Reaktor oder Mischer) und dessen Inhaltsstoffe zu messen. Die erwartete Chargierungsgenauigkeit von GIW-Systemen liegt typischerweise bei +/- 0,5 % vom Messbereich. Dagegen kann mit Differential-Dosierwaagen eine Chargierungsgenauigkeit von +/- 0,1 % vom Chargensollwert erzielt werden. Mit Differential-Dosierwaagen kann eine höhere Genauigkeit erzielt werden, da bei diesem Dosierwaagentyp nur das Gewicht der zugeführten Inhaltsstoffe gemessen wird, und nicht das viel höhere Gewicht des aufnehmenden Behälters und dessen Inhaltsstoffe. Weiterhin verfügen die schnellen Wägezellen von Differential-Dosierwaagen über eine sehr hohe Auflösung (typisch 1:4.000.000 in 80 ms).
Eine Differential-Dosierwaage kann auch das Chargierungsverfahren beschleunigen. Wenn mit einem GIW-System mehrere Inhaltsstoffe verarbeitet werden sollen, ist ein volumetrischer Dosierer pro Inhaltsstoff erforderlich, und die Dosierer müssen die Stoffe nacheinander dem Behälter zuführen, da der Behälter nach jeder Zuführung eines Stoffes gewogen werden muss. Im Gegensatz dazu können mehrere Differential-Dosierwaagen ihre Inhaltsstoffe gleichzeitig dem Behälter zuführen, da jeder Stoff bei der Dosierung gewogen wird. Dadurch kann die Gesamtchargierungszeit wesentlich verringert werden.
Der Einsatz von mehreren Differential-Dosierwaagen für die Inhaltsstoffe einer Charge kann jedoch kostenintensiv sein. Eine kostensparende Option kann eine Anlage sein, in der GIW- und Differential-Dosierer kombiniert werden. Mit dem GIW-Dosierer könnten die kostengünstigeren Hauptbestandteile, bei denen niedrigere Anforderungen an die Genauigkeit bestehen, verarbeitet werden. Mit den Differential-Dosierern könnten die hochwertigen Inhaltsstoffe, bei denen höhere Anforderungen an die Genauigkeit bestehen, verarbeitet werden. Oder Differential-Dosierer könnten eingesetzt werden, um große Mengen von Inhaltsstoffen zuzuführen, um die Gesamtchargierungszeit zu verkürzen.
